矿物岩石地球化学通报
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矿物岩石地球化学通报
2023年 42卷 5期
刊出日期 2023-09-10
岩浆系统与多圈层相互作用
研究成果
科普园地
科海钩沉
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2023 Vol. 42 (5): 0-Ⅱ [
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岩浆系统与多圈层相互作用
965
王孝磊
动态岩浆系统与圈层相互作用
岩浆岩的成因研究在新时期需面向系统地球科学做些转变。单一的封闭体系下岩浆岩成因研究无法协调当前最新的高精度定年结果,也无法满足新形势下对地球系统科学和圈层相互作用深度研究的需求。岩浆系统的动态演变过程是当前岩浆岩研究的薄弱环节,也是恢复和构建岩浆系统、探索地壳结构与组成、进一步深入了解地球圈层相互作用机制等的重要内容。将岩石类型的定性描述纳入整个岩浆系统的研究中,将原位微区的时间-成分-温压分析与岩相学、全岩成分分析和实验模拟进行有机相结合,是未来研究圈层相互作用下的动态岩浆系统过程、不同批次熔体复杂相互作用、熔体成分演化,以及岩浆系统环境效应的有效途径。
2023 Vol. 42 (5): 965-975 [
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976
但卫, 王强, 马林, 唐功建, 张修政
俯冲板块板内岩浆作用和动力学
地球上的岩浆活动主要发生于大洋中脊、俯冲带,而板内岩浆通常是由地幔柱或热点作用产生的。最近一二十年,在俯冲板块内部发现了一些岩浆活动,它们通常不能用传统的动力学机制来解释。本文综述了位于不同构造背景的俯冲板块内部的岩浆活动,包括大洋板块俯冲背景下俯冲的大洋和大陆板块部分,以及陆陆碰撞背景下俯冲的大陆板块。在此基础上,讨论了板片拉力在俯冲板块岩浆作用中的地位和效应,认为俯冲下盘微陆块的裂解通常需要多种因素的综合,并且需要多学科综合研究来鉴别地史上的俯冲板块以及相应的板内岩浆作用。俯冲板块中的板内岩浆的识别和研究将是板块构造理论框架下解释板内岩浆作用的重要补充。
2023 Vol. 42 (5): 976-987 [
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988
马强, 郭建芳, 郑建平
酸性喷出岩球状组构的成因及研究意义
球状组构(包括球粒和石泡)是流纹岩和流纹质熔结凝灰岩的特殊原生构造。基于中国东部的有关研究报道,本文综述了这种高温结晶球状组构的基本特征、成因和研究意义。球状组构内部常呈同心圈层放射状排列的长英质矿物聚集体,由内到外长石和石英的相对百分含量以及长石的成分都会发生有规律的变化。它们形成于酸性岩浆冷却过程,受岩浆温度、过冷度、熔体中挥发分等因素的控制。球粒结构并不是单一的脱玻化成因,石泡可能也并非简单的气体逃逸体积收缩过程。酸性火山岩(火山碎屑岩)的球状组构提供了自然条件下晶体的生长和成核动力学的直接记录,能提供岩浆挥发分组成与变化的信息,对于认识岩浆结晶动力学过程、酸性火山岩喷发机制及其环境效应具有重要意义。我国东部早白垩世石泡/球粒流纹岩/流纹质熔结凝灰岩分布较广,有待深入研究。
2023 Vol. 42 (5): 988-997 [
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998
高彭, 王艳, 尹常青, 张健, 钱加慧
喜马拉雅造山带始新世和中新世的地壳深熔条件:来自花岗岩的地球化学证据
与花岗岩岩浆作用相关的地壳深熔条件与汇聚板块边缘的构造体制和热结构密切相关。对喜马拉雅新生代花岗岩来说,不同时代的地壳源区深熔条件被两组花岗岩记录下来。第一组形成于43~44 Ma的始新世;第二组形成于17~18 Ma的中新世,具有典型高喜马拉雅淡色花岗岩的地球化学组成。始新世花岗岩经历了分离结晶作用,形成了两个亚组,一组具有高镁铁度、高CaO含量和高Na
2
O/K
2
O和Sr/Y值,另一组则恰恰相反。Sr-Nd同位素组成表明,始新世花岗岩的源区物质由角闪岩和变泥质岩组成。相平衡模拟结果显示,始新世花岗岩的原始熔体由角闪岩和变泥质岩构成的混合源区在(850±50)℃和(0.85±0.05)GPa条件下部分熔融产生。而中新世花岗岩的源区熔融条件与典型高喜马拉雅淡色花岗岩的一致,为750~770 ℃和0.6~0.8 GPa,源岩为变泥质岩。综合包括变质岩石学在内的多学科研究结果,碰撞造山带从同碰撞阶段向碰撞晚期和碰撞后阶段的演化过程中发生了热结构的变化。同碰撞阶段的超高压变质岩记录了低的地温梯度(<10 ℃/km),碰撞晚期的始新世花岗岩形成于高的地温梯度(约30 ℃/km),碰撞后阶段的中新世花岗岩也形成于高的地温梯度(约25~35 ℃/km)。地温梯度的改变可以通过碰撞造山带构造体制的变化来解释,即由同碰撞阶段的挤压体制转变为始新世碰撞晚期和中新世碰撞后的伸展体制。
2023 Vol. 42 (5): 998-1016 [
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1017
李振新, 张少兵
地壳中的岩浆储库
岩浆储库是地壳内岩浆储存和演化的主要场所,是地球内外部圈层能量和物质交换的桥梁。对岩浆储库的研究贯穿在整个岩浆岩的研究历史中,并逐渐形成了多种理论假说。本文介绍了岩浆、晶粥等基本概念,总结了地球物理、岩石学和地球化学、数值模拟三种常用的研究手段及其适用范围,重点探讨了大岩浆房模型、晶粥模型和多层岩浆系统模型的主要内容和重要进展,系统比较了不同模型的异同点。这些假说模型并非是非此即彼的,可能反映了岩浆储库在不同演化阶段的状态。最后,本文探讨了岩浆储库模型对岩浆过程、火山喷发和地壳生长等科学问题带来的新的认识和挑战。
2023 Vol. 42 (5): 1017-1027 [
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1028
颜丽丽, 贺振宇, 陆天宇
硅质岩浆系统的晶粥活化作用及其岩石学记录
硅质岩浆系统近年来取得的重要研究进展是构建了由晶粥组成的地壳尺度岩浆系统模型,为理解岩浆储存和演化过程,以及大陆地壳的形成与分异提供了新视角。本文系统总结了晶粥活化在硅质岩浆系统中的作用和研究意义,指出晶粥活化是富晶体火山岩浆喷发前的关键步骤,同时晶粥活化促进了晶体-熔体分离和熔体的抽取,也是大规模贫晶体高硅流纹岩形成的重要机制,对理解火山岩和侵入岩成因联系以及活动火山喷发预测等均有重要意义。目前的研究显示,晶粥活化通常与高温偏基性岩浆补给有关,主要受控于热量和挥发分的输入,晶粥活化的时间尺度与其机制有关,但总体上很短,大约数年到数千年。富晶体火山岩、成分复杂的浆屑和浮岩碎屑、破火山内的复活侵入体,以及这些岩石中常见的富晶体包体、聚晶结构、堆晶结构、复杂的晶体群、矿物熔蚀结构和复杂成分环带等都记录了硅质岩浆系统中发生的晶粥活化过程。
2023 Vol. 42 (5): 1028-1041 [
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1042
张少华, 纪伟强, 陈厚彬, 徐强, 吴福元
显生宙大规模岩浆活动对温室期发育的制约
大规模岩浆活动对宜居环境的影响是地球科学研究的前沿领域之一。显生宙是地质历史上记录保存最完整的时期,为研究板块构造尺度下构造、岩浆、古生物和古气候演化等重大科学问题提供了有效的载体。本文系统概述了显生宙主要温室期发育的时间和温度等基本信息,结合近年来岩浆活动与深部碳循环的研究进展,进一步讨论了显生宙温室期发育与大规模岩浆活动之间的成因联系,旨在为正在加剧的全球变暖事件的预测和应对提供更多的研究支撑。
2023 Vol. 42 (5): 1042-1061 [
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1062
王学颖, 徐夕生, 赵凯
浙东括苍山-雁荡山破火山白垩纪多旋回火山-侵入杂岩成因研究
浙东括苍山-雁荡山破火山由时空上关联的括苍山巨型环状破火山及其东南缘的雁荡山破火山构成。为重塑该地区白垩纪岩浆演化历史,本文在结合雁荡山火山-侵入杂岩地质资料的基础上,对括苍山早期流纹质熔结凝灰岩和石英二长闪长岩进行了锆石年代学、地球化学分析。结果表明,括苍山-雁荡山破火山岩浆活动时间为130~98 Ma,具有多个旋回的结晶年龄和同位素组成相仿的巨厚火山岩地层和未喷发的富晶体侵入岩。火山岩和侵入岩可由分离结晶作用联系起来,前者由晶粥内晶体间熔体抽提形成,后者由残余熔体和晶体形成。从括苍山-雁荡山破火山的火山岩地层厚度、规模及区域性火山岩分布特点可知,浙东岩浆活动高峰期为130~120 Ma及112~88 Ma,前者岩浆活动规模大于后者,它们分别对应于古太平洋板块快速后撤及缓慢后撤的两个阶段,而120~112 Ma为陆缘伸展作用停滞的岩浆活动沉寂期。
2023 Vol. 42 (5): 1062-1077 [
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1078
阮涛, 钟宏, 柏中杰, 朱维光
蛇绿岩豆荚状铬铁矿床研究进展与展望
赋存于蛇绿岩中的豆荚状铬铁矿床是全球铬资源的主要来源之一,具有重要战略及经济价值。目前关于豆荚状铬铁矿床的成因尚存分歧。本文总结了全球豆荚状铬铁矿床在矿床地质和矿床地球化学方面的共性特征,以及豆荚状铬铁矿床的成矿模型。这些模型在解释豆荚状铬铁矿矿床成因时还存在一些问题,如成矿母岩浆的地幔源区特征、形成条件、性质,难以限定成矿母岩浆的通量,如何精细刻画地幔中Cr及铬铁矿迁移-富集过程,俯冲动力学过程对成矿有何贡献,等。针对这些问题,未来的工作可聚焦于熔体包裹体研究、探索矿体下部是否存在深部岩浆房、熔-岩反应及流体搬运铬铁矿的实验岩石学及热力学模拟研究,以及探索与俯冲过程密切相关的成矿因素。
2023 Vol. 42 (5): 1078-1100 [
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1101
周金胜, 李五福, 王强, 王秉璋, 王涛, 马林
与REE-HFSE成矿有关的碱性岩浆系统
碱性岩是自然界中分布极少的一类岩石,其起源于富集地幔并与稀有金属矿床伴生,因此是揭示深地物质组成和过程难得的理想研究对象。本文介绍了一些涉及碱性岩的相关概念,着重介绍了与稀有金属(REE-HFSE)成矿最为密切的阿格帕质岩和麦斯克质岩;简要阐述了与成矿相关碱性岩浆的起源、结晶条件和岩浆性质、岩浆动力学过程以及伴生的碳酸岩;列举了一些与碱性岩有关的HFSE-REE矿床的矿物学特征、成矿岩浆过程及岩浆性质,着重介绍了碱性岩(包括碳酸岩)侵入体周围的霓长岩化作用,包括其岩石学特征、规模、空间分带性以及REE-HFSE元素的行为等,以期为这类矿床的勘探工作提供一定的启示。最后就一些碱性岩与REE-HFSE成矿方面值得重视的科学问题提出建议。
2023 Vol. 42 (5): 1101-1113 [
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1114
张思文, 王枫, 许文良, 唐杰, 熊帅, 杨德彬
东北亚陆缘晚白垩世岩浆作用对古太平洋俯冲作用变化的制约及其气候效应
晚白垩世是古太平洋俯冲板块运动变化的关键时期。本文总结了东北亚陆缘晚白垩世火成岩的时空分布特征,结合火成岩地球化学数据,探讨该时期岩浆作用与古太平洋俯冲及气候变化之间的潜在联系。东北亚陆缘晚白垩世火成岩分布范围由陆内至陆缘明显收缩,指示古太平洋板块俯冲-后撤过程。火成岩展布方向发生小角度偏转,可能是俯冲板块在深部地幔流影响下发生变形以及不同位置后撤速率差异所致。该时期东北亚陆缘经历了地壳减薄和岩浆初始温度上升,暗示板块后撤诱发陆缘向地幔流,引起地壳减薄并形成具有较高初始温度的岩浆。晚白垩世东北亚陆缘地区经历了由升温到降温的过程,与岩浆作用变化相对应,暗示岩浆活动与区域古气候变化具有潜在协同性。
2023 Vol. 42 (5): 1114-1131 [
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1132
吕新荷, 王国光, 倪培
大陆再造与江南造山带赣北段巨量铜、钨成矿
江南造山带赣北段铜钨巨量富集与大陆地壳形成和再造密切相关。本文将该区域燕山期铜、钨矿床分为铜(金)、铜钨和钨铜三个类型,并以此为研究对象,从成矿花岗岩角度,探讨江南造山带的构造演化、陆壳形成演化与铜钨金属巨量富集的内在联系。研究表明,铜(金)和铜钨矿床主要形成于早-中侏罗世(175~160 Ma),钨铜矿床成矿时代略晚,为150~125 Ma;铜(金)和铜钨矿化常与弱-中等演化的I型花岗岩有关,钨铜矿化与高度分异演化的过铝质S型花岗岩有关,形成过程可能有超临界流体参与;铜(金)矿床源区物质主要由新元古代富铜金初生地壳组成,铜钨矿床的源区物质主要由大部分富铜新元古代初生地壳和少部分富钨中-古元古代地壳物质混合而成,钨铜矿床物源主要来自古元古代基底和少量新元古代地壳。古太平洋板块俯冲环境下,中-古元古代富钨古老地壳和新元古代富铜新生地壳发生再活化是江南造山带赣北段巨量铜钨矿床形成的重要机制。
2023 Vol. 42 (5): 1132-1149 [
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1150
张博, 刘亮, 阳杰华, 钟宏, 毛伟, 符亚洲, 张兴春
泰国北部花岗岩黑云母成分特征及其对锡成矿作用的制约
本文通过电子探针分析对采自泰国北部成矿(沙蒙矿床)和贫矿(Tak岩体)花岗岩体中的黑云母开展了对比研究,以期厘清花岗岩制约锡成矿的控制因素。结果显示,成矿和贫矿花岗岩中的黑云母均属于岩浆成因,前者偏铁质,具有S型花岗岩黑云母成分特征;后者偏镁质,与I型花岗岩黑云母成分一致。利用机器学习拟合的黑云母温压计,估算成矿花岗岩早期岩浆结晶温度和压力分别为812～858 ℃(平均835 ℃)和702～882 MPa(平均781 MPa),而贫矿岩体对应的温度和压力分别为795～833 ℃(平均811 ℃)和188～373 MPa(平均226 MPa)。两类花岗岩具有明显不同的侵位深度、岩浆氧逸度和初始挥发分。研究表明,在伸展构造体制下,深部地壳的富F变沉积岩高温熔融形成的还原性岩浆,经长距离运移至较浅的深度侵位更有利于锡成矿。
2023 Vol. 42 (5): 1150-1163 [
摘要
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研究成果
1164
罗超, 龙健, 刘承帅, 高庭, 宁增平, 宋长顺, 刘意章
典型喀斯特地质高背景区土壤剖面镉的迁移富集机制与形态转化过程研究
本研究以贵州西北部典型喀斯特地质高背景区土壤剖面为对象,探讨了土壤镉(Cd)含量与形态的纵向分布特征、Cd迁移转化过程及关键影响因素。结果表明,下伏高Cd碳酸盐岩风化成土作用是剖面土壤Cd富集的重要原因,在土壤形成初期,土壤pH较高,地质源Cd淋失较少,土壤Cd含量高;随着土壤发育程度加深,地质源Cd逐渐淋失,Cd含量降低。此外,区域人为源输入可能影响表层土壤Cd的富集。土壤地质源Cd主要以残余态存在,其次为铁锰氧化物结合态,可交换态的占比较低,Cd活性较低。剖面中下层(>60 cm)土壤Cd的赋存形态变化较小,剖面上层(<60 cm)土壤可交换态Cd的占比随土壤深度的降低而逐渐增大,地质源Cd被活化。本研究结果可为理解喀斯特地质高背景区土壤Cd的地球化学行为提供科学参考。
2023 Vol. 42 (5): 1164-1172 [
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1173
黄晓, 葛晨东, 殷勇, 纪振强, 丁俊英
扬子浅滩MIS6阶段沉积物流体包裹体特征及物源分析
为探究东海扬子浅滩晚更新世沉积物的来源,对该区域的YZ05钻孔MIS6阶段沉积物中的石英流体包裹体进行了岩相学分析,并与长江干流表层沉积物中的流体包裹体进行对比研究。结果显示,YZ05钻孔晚更新世沉积物中单位体积(0.001 mm
3
)石英颗粒的包裹体数量在17~47个之间,个体大小多为2~5 μm,以孤立分布为主。其中次生包裹体数量较多,约占包裹体总数的88%~96%,原生包裹体以椭圆或四边形居多,室温下多为富液相,气液比大多为10%~30%。研究区及现代长江干流表层沉积物中的流体包裹体形态较为一致。此外,研究还发现了颈缩形态的包裹体及气液比大于80%的富气相原生包裹体,此类包裹体在长江上游石鼓地区较为常见。因此,可以推测晚更新世时(至少在47 ka BP),长江上游物质已经到达扬子浅滩西南海域。
2023 Vol. 42 (5): 1173-1181 [
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1182
于汀汀, 马生凤, 王蕾, 张欣
电感耦合等离子质谱同时测定地下水中的溴及碘
现有的国家标准及行业标准方法测定水中溴及碘均较繁琐、效率低,且结果是某一形态溴或碘含量,不同方法得到的结果存在差异,建立一个简单快速测定地下水中溴量及碘量的方法非常重要。在优化仪器参数下,建立了电感耦合等离子体质谱同时测定地下水样品中溴含量及碘含量的方法,研究了测定中钾对溴的干扰因素,并对比讨论了不同实验条件下的结果,以及pH对样品测定的影响。最终确定水介质的Re元素作内标,定量限均为1.01 μg/L,精度为2.80%,用国家标准物质验证了该方法的准确度,测定实际地下水样品加标回收率均为85%～110%,可用于无有机污染的地下水等环境水质检测。
2023 Vol. 42 (5): 1182-1187 [
摘要
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1188
杨俊逸, 何宇, 孙士川
地核温压条件下铁的深度学习分子动力学模拟
铁(Fe)是地核中的主要元素,研究铁在地核温压条件下的状态方程及热力学性质对理解地核至关重要。为高效地构建出准确和稳健的势能面模型,本文使用第一性原理数据为初始数据,利用深度势能生成器对地核内温压下构型进行采样,通过深度神经网络训练出深度学习势,完成对大体系超胞的深度学习分子动力学高精度模拟。所构建的地核温压下铁的深度势能,与第一性原理计算结果相吻合。利用该势能,可实现内核温压下超过10000原子体系的高精度分子动力学模拟,计算出密堆六方(hcp)和体心立方(bcc)结构铁的密度和状态方程。本文利用深度势能方法提高了计算效率、保证了计算精度同时可利用于大规模体系、多晶体系,为更接近地球内部条件物质状态、性质的模拟打下基础。
2023 Vol. 42 (5): 1188-1197 [
摘要
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科普园地
1198
李中平, 邱华宁, 陈文, 贺怀宇, 李立武, 郑国东
氩同位素地球化学:探究地球演化和地质年代学工具
2023 Vol. 42 (5): 1198-1203 [
摘要
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1204
陈粤琦, 孙培源, 胡佳雯, 马淑妍, 连宾
海水中矿质元素的农业利用——制肥新思路
2023 Vol. 42 (5): 1204-1206 [
摘要
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科海钩沉
1207
赵振华
回忆1972年的全国稀有元素稀土元素地质科研工作交流会
2023 Vol. 42 (5): 1207-1210 [
摘要
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19
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亮点速读
1100
大氧化事件前后再循环沉积物引发的弧下地幔氧逸度变化
2023 Vol. 42 (5): 1100-1100 [
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1181
俯冲铁建造与大火成岩省的联系
2023 Vol. 42 (5): 1181-1181 [
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学会之声
1210
中国矿物岩石地球化学学会新会员发展公告
2023 Vol. 42 (5): 1210-1210 [
摘要
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15
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招聘信息
1187
招聘信息
2023 Vol. 42 (5): 1187-1187 [
摘要
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15
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